RU2726665C1 - Method of horizontal borehole attachment - Google Patents
Method of horizontal borehole attachment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2726665C1 RU2726665C1 RU2019138676A RU2019138676A RU2726665C1 RU 2726665 C1 RU2726665 C1 RU 2726665C1 RU 2019138676 A RU2019138676 A RU 2019138676A RU 2019138676 A RU2019138676 A RU 2019138676A RU 2726665 C1 RU2726665 C1 RU 2726665C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- well
- cement slurry
- section
- cement
- sedimentation
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000008961 swelling Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 2
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 2
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/13—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
- E21B33/14—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like for cementing casings into boreholes
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при цементировании обсадной колонны (крепление) в горизонтальной скважине.The invention relates to the oil industry and can be used for cementing the casing (fastening) in a horizontal well.
Известен способ крепления обсадной колонной горизонтального участка ствола скважины (патент RU № 2150574, МПК E21B 33/14, E21B 7/20, опубл. 10.06.2000 в Бюл. № 16), включающий спуск обсадной колонны в горизонтальный участок ствола, закачивание цементного раствора расчетной плотности и объема и продавочной жидкости расчетного объема, причем спускаемую в горизонтальный участок ствола обсадную колонну собирают из легкосплавных обсадных труб, цементный раствор закачивают в обсадную колонну, затем в нее закачивают продавочную жидкость в объеме, обеспечивающем заполнение внутреннего объема обсадной колонны, спущенной в горизонтальный участок ствола скважины, плотность продавочной жидкости определяют из выраженияA known method of securing a horizontal section of a wellbore with a casing string (patent RU No. 2150574, IPC E21B 33/14, E21B 7/20, publ. 06/10/2000 in Bull. No. 16), including lowering the casing into the horizontal section of the wellbore, pumping cement slurry the calculated density and volume and the displacement fluid of the calculated volume, and the casing string lowered into the horizontal section of the borehole is collected from light-alloy casing pipes, the cement slurry is pumped into the casing string, then the displacement fluid is pumped into it in a volume that ensures the filling of the internal volume of the casing string lowered into the horizontal section of the wellbore, the density of the displacement fluid is determined from the expression
где ρц - плотность цементного раствора, кг/м3;where ρ c is the density of the cement slurry, kg / m 3 ;
ρм - плотность металла обсадных труб, кг/м3;ρ m is the density of the metal of the casing pipes, kg / m 3 ;
Дн - наружный диаметр обсадной колонны, м;D n - outer diameter of the casing, m;
Дв - внутренний диаметр обсадной колонны, м.D c - inner diameter of the casing, m.
Недостатками способа являются сложности приготовления в полевых условиях, при этом не исключается образование продольных каналов в сводовой части сечения горизонтальной скважины, так как в условиях протяженной горизонтальной скважины происходит седиментация и расслоение цементного раствора, что приводит к появлению продольных каналов в сводовой части сечения скважины, которые приводят к заколонным перетокам особенно при проведении многостадийного гидроразрыва пласта и эксплуатации скважины.The disadvantages of this method are the complexity of preparation in the field, while the formation of longitudinal channels in the upper part of the horizontal well section is not excluded, since in the conditions of an extended horizontal well, sedimentation and stratification of cement slurry occurs, which leads to the appearance of longitudinal channels in the upper part of the well section, which lead to behind-the-casing crossflows, especially during multi-stage hydraulic fracturing and well operation.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ крепления горизонтального ствола скважины (патент RU № 2541985, МПК E21B 33/13, опубл. 20.02.2015 в Бюл. № 5), заключающийся в том, что в пробуренный ствол скважины спускают компоновку для цементирования, включающую колонный башмак, фильтр, патрубок с заглушками и колонну обсадных труб, при спуске компоновки производят промывку скважины через 350-450 м, потом периодические промывки через 250-350 м и перед входом в горизонтальный ствол, при проводке компоновки по горизонтальному стволу постоянно определяют вес компоновки на подъемнике, при уменьшении веса на 2-3 т производят промывку скважины с одновременным расхаживанием компоновки на 8-10 м до возвращения веса, таким образом проходят весь интервал горизонтального ствола до забоя, при упирании в забой проводят дополнительный цикл промывки с расхаживанием, упирают компоновку в забой, закачивают тампонажный цемент и продавливают через патрубок с заглушками в заколонное пространство, открывая давлением продавки заглушки патрубка.The closest in technical essence to the proposed invention is a method for securing a horizontal wellbore (patent RU No. 2541985, IPC E21B 33/13, published on 02/20/2015 in Bull. No. 5), which consists in the fact that an assembly is lowered into the drilled wellbore for cementing, including a casing shoe, a filter, a branch pipe with plugs and a casing string, when the assembly is running, the well is flushed through 350-450 m, then periodic flushes through 250-350 m and before entering the horizontal wellbore, when the assembly is pulled along the horizontal borehole, constantly determine the weight of the assembly on the hoist, with a decrease in weight by 2-3 tons, the well is flushed with simultaneous staggering of the assembly by 8-10 m until the weight returns, thus passing the entire interval of the horizontal wellbore to the bottom, when abutting against the bottom, an additional cycle of flushing is carried out with staggering , push the assembly against the bottomhole, pump in oil well cement and push through the nozzle from the plug mi into the annular space, opening the branch pipe plugs by squeezing pressure.
Недостатками способа являются сложность реализации из-за необходимости применения патрубка с заглушками в компоновке обсадных труб, которые увеличивают стоимость работ по креплению обсадной колонны и увеличивают вероятность разгерметизации патрубка до окончательной установки в горизонтальном стволе, при этом не исключается образование продольных каналов в сводовой части сечения горизонтальной скважины, так как в условиях протяженного горизонтального ствола скважины происходит седиментация и расслоение цементного раствора, что приводит к появлению продольных каналов в сводовой части сечения скважины, которые приводят к заколонным перетокам, особенно при проведении многостадийного гидроразрыва пласта и эксплуатации скважины.The disadvantages of this method are the complexity of implementation due to the need to use a nozzle with plugs in the casing assembly, which increases the cost of casing fastening and increases the likelihood of depressurization of the nozzle before final installation in a horizontal wellbore, while the formation of longitudinal channels in the top of the horizontal section is not excluded. wells, since in the conditions of an extended horizontal wellbore, sedimentation and stratification of the cement slurry occurs, which leads to the appearance of longitudinal channels in the top of the well section, which lead to behind-the-casing crossflows, especially during multi-stage hydraulic fracturing and well operation.
При этом практика показывает, что применение расширяющих добавок в цементном растворе при креплении горизонтального ствола скважины не обеспечивает исключение образования продольных каналов в сводовой части сечения скважины, потому что коэффициент расширения достигает 1-5% и этого не достаточно для перекрытия канала от водоотделения. Таким образом, расширяющие добавки позволяют лишь перекрыть трещины микроскопического размера и увеличить внутреннее напряжение цементного камня.At the same time, practice shows that the use of expanding additives in the cement slurry when fixing a horizontal wellbore does not ensure the exclusion of the formation of longitudinal channels in the crest of the well section, because the expansion coefficient reaches 1-5% and this is not enough to block the channel from water separation. Thus, expanding additives only allow to bridge microscopic cracks and increase the internal stress of the cement stone.
Так же известно, что в условиях горизонтального ствола скважины применение седиментационно-устойчивого цементного раствора при креплении скважины не позволяет достичь нулевого водоотделения цементного раствора (Бурение и нефть, 2016 г, №2 «Миф о «расширяющихся цементах») и не исключает образование продольных каналов в сводовой части сечения скважины.It is also known that in a horizontal wellbore, the use of sediment-resistant cement slurry when casing the well does not allow achieving zero water separation of the cement slurry (Drilling and Oil, 2016, No. 2 "The myth of" expanding cements ") and does not exclude the formation of longitudinal channels in the crest of the well section.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание способа крепления горизонтального ствола скважины, который гарантировано исключал бы образование продольных каналов в сводовой части сечения горизонтальной скважины за счет использования в при закачке цементного раствора гранул из водонабухающего материала с плотностью меньшей плотности самого цементного раствора.The technical objective of the present invention is to create a method for securing a horizontal wellbore, which would be guaranteed to exclude the formation of longitudinal channels in the roof of the horizontal wellbore section by using granules from a water-swellable material with a lower density of the cement slurry itself when pumping cement slurry.
Техническая задача решается способом крепления горизонтального ствола скважины, включающим спуск в пробуренный ствол скважины компоновки для цементирования, состоящей из колонного башмака и колонны обсадных труб, промывку скважины при спуске компоновки, закачку и продавку цементного раствора в заколонное пространство.The technical problem is solved by the method of securing a horizontal wellbore, including lowering a cementing assembly, consisting of a casing shoe and a casing string, into the drilled wellbore, flushing the well when running the assembly, pumping and squeezing cement slurry into the annulus.
Новым является то, что предварительно определяют седиментационную устойчивость цементного раствора и размеры канала в сводовой части сечения скважины после седиментации цементного раствора, процент набухания гранул из водонабухающего материала при взаимодействии с фильтратом цементного раствора, перед закачкой цементного раствора в скважину в него добавляются гранулы из водонабухающего материала с плотностью меньшей плотности цементного раствора, с возможностью набухания при взаимодействии с фильтратом цементного раствора и в объеме, позволяющим герметично перекрыть каналы в сводовой части сечения скважины после седиментации цементного раствора.What is new is that the sedimentation stability of the cement slurry and the dimensions of the channel in the crest of the section of the well after sedimentation of the cement slurry, the percentage of swelling of granules from the water-swelling material when interacting with the cement slurry filtrate are pre-determined, granules from the water-swellable material are added to it before pumping the cement slurry into the well. with a lower density of the cement slurry, with the possibility of swelling when interacting with the cement slurry filtrate and in a volume that makes it possible to hermetically close the channels in the top of the well section after sedimentation of the cement slurry.
Способ реализуется в следующей последовательности.The method is implemented in the following sequence.
Предварительно в лабораторных условиях определяют седиментационную устойчивость цементного раствора, который предлагается использовать при цементировании горизонтальной скважины, объем выделяющейся жидкости (воды) после седиментации цементного раствора и процентное соотношение объема пустот к объему цементного камня. Исходя из длины горизонтального участка скважины определяют объем продольных каналов (пустот) в сводовой части сечения горизонтальных скважин. Подбирают материал для гранул из водонабухающего материала, который был с плотностью меньшей плотности цементного раствора и обеспечивал при наличии выделившейся воды после седиментации цементного раствора увеличение в объеме, обеспечивающее перекрытие пустот как минимум на 3 % больше (для гарантированной изоляции заколонного пространства по всему периметру обсадной колонны) объема продольных каналов. Исходя из предполагаемой длины горизонтального участка скважины подбирают необходимый объем цемента (для приготовления цементного раствора необходимой плотности) и гранул из водонабухающего материала (см. патенты RU №№ 2 160822, 2683462, 2685350 или. т.п. – авторы на состав не претендуют) с запасом 5 – 10 %.The sedimentation stability of the cement slurry, which is proposed to be used in the cementing of a horizontal well, the volume of fluid (water) released after sedimentation of the cement slurry, and the percentage of the volume of voids to the volume of cement stone, are preliminarily determined in laboratory conditions. Based on the length of the horizontal section of the well, the volume of longitudinal channels (voids) in the roof of the section of horizontal wells is determined. A material for granules is selected from a water-swellable material, which was with a lower density of the cement slurry and provided, in the presence of released water after sedimentation of the cement slurry, an increase in volume, ensuring the overlap of voids by at least 3% more (for guaranteed isolation of the annular space along the entire perimeter of the casing ) the volume of the longitudinal channels. Based on the estimated length of the horizontal section of the well, the required volume of cement is selected (to prepare a cement slurry of the required density) and granules from a water-swellable material (see patents RU No. 2 160822, 2683462, 2685350, etc. - the authors do not claim composition) with a margin of 5 - 10%.
По завершении бурения производят спуск в пробуренный ствол скважины компоновки для цементирования, состоящей из колонного башмака и колонны обсадных труб, промывку скважины при спуске компоновки. Приготавливают цементный раствор, в который в необходимой пропорции добавляют гранулы из водонабухающего материала, после чего производят закачку и продавку полученного цементного раствора в заколонное пространство. При прохождении цементного раствора с гранулами из водонабухающего материала по заколонному пространству горизонтального участка скважины гранулы под действием выталкивающей (Архимедовой) силы из-за меньшей плотности всплывают и прижимаются к сводовой части сечения скважины. При седиментации цементного раствора в сводовой части сечения скважины образуется продольный канал, заполненный фильтратом (технической водой), выделившейся из цементного раствора при его отверждении, и гранулами из водонабухающего материала. Гранулы из водонабухающего материала в результате контакта с фильтратом начинают увеличиваться в размере и герметично перекрывают продольные каналы (пустоты) в сводовой части горизонтального ствола скважины. После технической выдержки излишки цементного раствора из скважины вымываются.Upon completion of drilling, a cementing assembly consisting of a casing shoe and a casing string is lowered into the drilled wellbore, and the well is flushed while the assembly is running. A cement slurry is prepared, to which granules from a water-swelling material are added in the required proportion, after which the resulting cement slurry is pumped and squeezed into the annulus. When the cement slurry with granules of water-swelling material passes through the annular space of the horizontal section of the well, the granules under the action of the buoyancy (Archimedean) force, due to the lower density, float up and are pressed against the arch of the well section. During sedimentation of the cement slurry, a longitudinal channel is formed in the crest of the borehole section, filled with filtrate (technical water) released from the cement slurry during its curing, and granules from a water-swelling material. The granules of water-swellable material, as a result of contact with the filtrate, begin to increase in size and hermetically close the longitudinal channels (voids) in the roof of the horizontal wellbore. After technical curing, excess cement slurry is washed out of the well.
Предлагаемый способ крепления горизонтального ствола скважины гарантировано исключает образование продольных каналов в сводовой части сечения горизонтальной скважины за счет использовании при закачке цементного раствора в необходимом объеме гранул из водонабухающего материала с плотностью меньшей плотности самого цементного раствора.The proposed method for securing a horizontal wellbore is guaranteed to exclude the formation of longitudinal channels in the roof of the horizontal well section due to the use of granules from a water-swellable material with a lower density of the cement slurry itself when injecting cement slurry in the required volume.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019138676A RU2726665C1 (en) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | Method of horizontal borehole attachment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019138676A RU2726665C1 (en) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | Method of horizontal borehole attachment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2726665C1 true RU2726665C1 (en) | 2020-07-15 |
Family
ID=71616462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019138676A RU2726665C1 (en) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | Method of horizontal borehole attachment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2726665C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2565618C1 (en) * | 2014-10-13 | 2015-10-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Installation method of easily breakable cement plug in horizontal well |
| RU2588066C1 (en) * | 2015-04-21 | 2016-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Grouting mortar for cementing and side shafts with horizontal sections |
| RU2659929C1 (en) * | 2013-12-10 | 2018-07-04 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | System and method of processing ground formation by means of the deviation composition |
| RU2663236C1 (en) * | 2017-08-30 | 2018-08-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Magnesium plugging material |
| EA030438B1 (en) * | 2010-12-17 | 2018-08-31 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Wellbore apparatus and method for zonal isolation and flow control |
-
2019
- 2019-11-29 RU RU2019138676A patent/RU2726665C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA030438B1 (en) * | 2010-12-17 | 2018-08-31 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Wellbore apparatus and method for zonal isolation and flow control |
| RU2659929C1 (en) * | 2013-12-10 | 2018-07-04 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | System and method of processing ground formation by means of the deviation composition |
| RU2565618C1 (en) * | 2014-10-13 | 2015-10-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Installation method of easily breakable cement plug in horizontal well |
| RU2588066C1 (en) * | 2015-04-21 | 2016-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Grouting mortar for cementing and side shafts with horizontal sections |
| RU2663236C1 (en) * | 2017-08-30 | 2018-08-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Magnesium plugging material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111255428B (en) | Casing horizontal well shaft reconstruction repeated fracturing method | |
| RU2324811C1 (en) | Method of well productivity improvement (versions) | |
| RU2578095C1 (en) | Method for isolation of water flow in open horizontal section producing wells | |
| RU2726665C1 (en) | Method of horizontal borehole attachment | |
| RU2509884C1 (en) | Development method of water-flooded oil deposit | |
| RU2480581C1 (en) | Method to isolate inflow of reservoir water in low-angle and horizontal wells | |
| RU2379472C1 (en) | Method of well's horizontal borehole part repair insulation works | |
| RU2516062C1 (en) | Construction finishing method for horizontal producer | |
| RU2490426C1 (en) | Method for completion of horizontal well of small diameter | |
| RU2576416C1 (en) | Method to fix process wells of underground storages of gaseous and liquid hydrocarbons (versions) | |
| RU2431747C1 (en) | Procedure for development of multi-pay oil deposit | |
| RU2661935C1 (en) | Method of conducting water-insulating works in the extracting well, excluding the water oil deposit | |
| RU2777252C1 (en) | Method for cementing a fiberglass casing string (options) | |
| RU2361062C1 (en) | Method of elimination of behind-casing flow in wells of small diametre | |
| RU2444611C1 (en) | Isolation method of productive formation from bottom water inflow | |
| RU2283421C1 (en) | Method for water influx or water lost-circulation zone isolation in well | |
| RU2757835C1 (en) | Method for cementing fiberglass casing and device for its implementation | |
| RU2792128C1 (en) | Method for cementing the conductor, a technical column during the construction of wells | |
| RU2794105C1 (en) | Method for isolating water inflows in gas wells with a sub-horizontal wellbore end | |
| RU2296209C1 (en) | Method for isolation of formation water inflow in well | |
| RU2562306C1 (en) | Method of isolation of thief zone during well drilling | |
| RU2768569C1 (en) | Method for isolating loss zones when drilling wells | |
| RU2295628C1 (en) | Well construction method | |
| RU2811127C1 (en) | Method for killing well with fiberglass casing | |
| RU2144136C1 (en) | Process of isolation of water inflows in operational wells |